ITEA (2004), Vol. lOOA N.º 3, 127- 133

ANÁLISIS DE ASOCIACIÓN ENTRE GENOTIPOS DE PrP Y PRODUCCIÓN DE LECHE EN LA RAZA LATXA

A. Legarra, E. Ugarte, l. Beltrán de Heredia

NEIKER, A.B. Instituto vasco de investigación y desarrollo agrario. Apdo. 46, O l080, Vitoria-Gasteiz, España Correo electrónico: alegarra@neiker.net

Introducción

El pmngo lumbar o "scrapie" es una enfermedad neurodegenerativa que afecta a la especie ovina. Aunque descrita desde hace más de 200 años y con baja relevancia eco­nómica en Ja cabaña, en los últimos años el prurigo lumbar ha tomado importancia por su posible relación con la encefalopatía espon­gifonne bovina, habiéndose especulado con la existencia de un riesgo para el hombre.

Asimismo se conoce que, a diferencia del vacuno, existe un parcial determinismo genético en la sensibilidad a la enfermedad (DiAZ et al., 2001). Dicho determinismo está basado en la existencia de diferentes alelos del gen PrP, que codifica para la proteína ptión y es precisamente una forma anómala de esta proteína la responsable de dicha enfermedad. Las formas alélicas más comu­nes se dan por polimorfismos en los codones 136, 154 y 171, en las que se encuentran las variantes A (alanina) y V(valina), R (argini­na) y H (histidina), y Q (glutamina), R y H respectivamente. Se ha demostrado la exis­tencia de alelos que confieren resistencia a la enfem1edad (alelo ARR), alta susceptibilidad (VRQ) o simplemente susceptibilidad (el resto). Por esta razón, el comité científico de la Unión Europea recomienda la selección genética para aumentar la frecuencia del alelo ARR con el objetivo de incrementar el número de animales resistentes a prurigo

lumbar. En este sentido, se prevé que, en España, el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación emita un Real Decreto.

En este marco, se ha hecho necesario para los diferentes esquemas de selección existentes en ovino analizar las posibles consecuencias que tendría dentro de los mismos la introducción de este aspecto. Dichas consecuencias son básicamente tres: ( 1) Pérdida de variabilidad genética. (2) Descenso en la intensidad de selección y por tanto del progreso genético para carac­teres productivos. Ambos aspectos vendrían derivados de la necesidad de restringir como animales candidatos a selección a aquellos que fueran portadores de alelos ARR. La tercera consecuencia (3) sería un hipotético cambio en el carácter de interés, por selección cotTelacionada, debido a una asociación (causal o de ligamiento) entre el gen de la PrP y algún gen o genes responsa­bles del carácter de interés.

En este trabajo se aborda esta última cuestión. El objetivo es analizar la posible asociación entre el gen del PrP y la produc­ción lechera como carácter objeto de selec­ción en el esquema de mejora de la raza Latxa, para sus diferentes ecotipos de Latxa Cara Negra en la Comunidad Autónoma Vasca (LCN-CAPV), Latxa Cara Negra de Navarra (LCN-NA) y Latxa Cara Rubia (LCR), que siguen esquemas de selección diferenciados.

128 Análisis de asociación entre genotipos de PrP y producción de leche en la raza Latxa

Material

En la raza Latxa, hasta la actualidad, se han genotipado para el gen de la PrP apro­ximadamente unos tres mil animales. Las frecuencias genotípicas y alélicas de dichos animales se presentan en el cuadro 1. Se aprecia que el genotipo ARQ/ARQ con una frecuencia en tomo al 50% y el alelo ARQ (entre 67-70%) son los más presentes en los diferentes ecotipos. La baja frecuencia del alelo ARR, y por tanto la mayor dificultad de su selección, hace más necesario aún la determinación de si existe una asociación y

por este motivo se planteó un diseño expe-

rimental mediante genotipado selectivo para estudiar Ja posible asociación entre la producción de leche y el gen de la PrP.

Dicho genotipado se realizó intentando minimizar los gastos de genotipado, como se encuentra descrito en ALFONSO (2002). Así, se diseñó un muestreo de 100 hembras de cada una de las colas de alto, medio y

bajo valor genético a las que tomar una muestra de sangre para la posterior extrac­ción del ADN. Sin embargo, existieron dificultades en la toma de muestra y el número de animales efectivamente mues­treados fue inferior, especialmente en Jos grupos de medio y bajo nivel productivo,

Cuadro 1. Número de animales genotipados y frecuencias genotípicas y alélicas para el gen de la PrP en los diferentes ecotipos de Ja raza Latxa

Genotipo/ Alelo

Nº de animales genotipados Machos Hembras

AHQ/AHQ AHQ/ARH ARH/ARH ARH/VRQ ARQ/AHQ ARQ/ARH ARQ/ARQ ARQ/VHQ ARQ/VRQ ARR/AHQ ARR/ARH ARR/ARQ ARR/ARR ARRIVRQ VRQ/VRQ

AHQ ARH ARQ ARR VHQ VRQ

LCN-CAPV

1804 6 12

1192

0,06

0 ,28 1,72 3,55

47,89 0,06 2,99 0,83 1,05

35,09 5,49 0,83 0,17

l ,30 2,47

69,60 24,39

0,03 2,22

LCN-NA

844 39 1 453

4,98 47,87

0,36 0,1 2 2, 13

36,37 7,94 0,24

0,06 3,55

68,72 27,37

0,30

LCR

1802 489

131 3

0,06

O,l7 0,83 0,39

11 ,82 44,12

4,50 0 , 11 3,72

28,97 4,27 1,00 0,06

0,31 8,35

66,95 2 1, 17

3,22

A. LEGARRA ET AL.

debido principalmente a que dichos anima­les fueron eliminados de los rebaños. También se observó que la dispersión de hembras de bajo valor genético era mucho mayor, es decir, se encontraban en un gran número de rebaños diferentes, lo que difi­cultó la recogida de muestras. El número de animales efectivamente muestreados y

129

genotipados para cada nivel de produc­ción, así como el valor genético medio de cada grupo, se presenta en el cuadro 2. El bajo número de animales presentes en las categorías media y baja hace que la poten­cia de Jos test estadísticos uti !izados, que se detallan a continuación, sea menor de lo inicialmente previsto.

Cuadro 2. Número de animales genotipados en cada nivel de producción (arriba) y valor genético medio (abajo, media ±desviación estándar) de cada uno de los grupos

LCN-CAPV LCN-NA LCR

Alta 116 55,9±9,7

Baja 33 -28,6±3,5

Media 34 4,1±17,4

Métodos

Se han realizado tres tipos de análisis estadísticos para estudiar Ja posible asoc ia­ción entre el gen de la PrP y la producción de leche:

l) Test chi-cuadrado de distribución de genotipos o haplotipos entre los grupos de alta, media y baja producción. Este análi­sis se reali zó con el proced imiento FREQ del paquete estadístico SAS (SAS Insti tute Inc., 1999) incluyendo la opción de cá lcu­lo del test exacto por Montecarlo, ya que el test asintótico tiende a dar p-valores más bajos.

Il) Análisis de max1ma verosimilitud entre las estimas de l valor adi tivo (á) obteni­das en las valoraciones BLUP de la raza para producción de lec he y los genotipos tanto en forma de genotipos (efecto f~jo)

116 63 52,7± 11,0 51,5±13,5

35 63 -25,7±5,0 -30,4±5, 1

24 66 9,4±2 1,9 9,6±19,8

como en forma de haplotipos (considerando Ja presencia o no de dete1minado alelo como una covariable en el modelo). Además se incluyó el efecto año para tener en cuenta el progreso genético para producción de leche. Por tanto el modelo utilizado fue:

a= genotipos (hap/otipos) +año+ efec­to poligénico

donde el efecto poligénico es equivalen­te al residuo. Cada valor de a se ponderó por la inversa de la varianza del error de predic­c ión. En dicho modelo se asume que tras las valorac iones genéticas, a retuvo la informa­ción correspondiente al hipotético efecto del genotipo del PrP. El número de anima­les incluidos en el análisis fue de 1549, 775 y 1572 en LCN-CAPV, LCN-NA y LCR, respectivamente.

Posteriormente se hizo un test de cocien­te de verosimilitudes a partir de los valores

130 Análisis de asociación entre genoripos de PrP y producción de leche en la raza Latxa

obtenidos de este modelo y de un modelo (correspondiente a la hipótesis nula) donde no se incluyó el efecto del genotipo. Este análisis se realizó mediante el procedimien­to MIXED del paquete estadístico SAS (SAS fnstitute Inc. , 1999). Además se calcu­ló el Factor de Bayes (probabilidad del modelo nulo frente al modelo complejo) a través de l " Bayesian Tnformation Crite1ion" o BIC (SORENSEN y GtA.NOLA, 2002), asu­miendo las mismas posibilidades a priori para cada modelo. Este criterio en principio es más conservador que el test de cociente de verosimilitudes, ya que tiene en cuenta la complejidad del modelo y e l número de datos utilizado. Además, a diferencia del test de cociente de verosimilitudes, el Factor de Bayes puede apoyar la hipótesis nula.

ffi) Anális is de máxima verosimilitud donde se modelizó directamente la produc­ción de leche (lactación tipo estandarizada a 120 días) de las hembras y donde se inclu­yó además de los efectos correspondientes

al modelo de evaluación genética habitual en la raza el efecto del genotipo. En este modelo sólo se utilizó la información geno­típica de las hembras y debido al escaso número de datos de los que se disponía se hizo necesario modificar ligeramente el modelo de evaluación genética dividiendo el efecto rebaño-año-mes en dos efectos diferentes: rebaño-año y mes. El modelo resultante quedó como sigue:

leche = rebaño-año + mes + edad­número de parto

+ número de corderos nacidos vivos + intervalo parlo-primer control

+ genotipo ( haplotipo) + valor aditivo + efecto permanente

donde rebaño-año se consideró como efecto aleatorio, debido precisamente al escaso número de datos en cada clase. El valor aditivo se modelizó con la matriz de parentesco. Los datos incluidos en el mode­lo se muestran en el cuad ro 3.

Cuadro 3. Datos utilizados e n el análisis de máx ima verosmilitud para producción en cada uno de los ecotipos de la raza Latxa

LCN-CA PV LCN-NA LCR

Hembras con dato Número de datos Número de grupos de comparación

992 3399

565

Las estimas máximo-verosímiles se obtuvieron mediante una modificación de l programa REMLF90 (MISZTAL et al., 2002), utilizando un algoritmo EM como el descrito por SORENSEN y ÜIANOLA (2002, p. 468). Posteriormente, del mismo modo que en e l análisis anterior, este modelo se testó mediante cociente de verosimili tudes y

también se calculó el Factor de Bayes.

425 1278

143

Resultados y discusión

130

3913 299

Los resultados de Jos aná lisis realizados

se muestran en el cuadro 4, reflejando los p­valores de la hipótesis nula (no existe efec­

to de l genotipo del PrP) fren te a la a lterna­

tiva (sí existe efecto) . Los valores del Factor

de Bayes (probabilidad del modelo nulo

A. LEGARRA ET AL

frente al modelo testado) se muestran en el cuadro 5.

Se puede observar que los p-valores del análisis lI indicarían asociación producción de leche-genotipo del PrP para todas las razas, mientras que los p-valores del resto de análisis no soportan esta hipótesis para ninguna de las razas. En cambio el Factor

131

de Bayes, en todos los casos, soporta la

hipótesis nula.

Analizando los diferentes análisis reali­

zados, como se ha comentado anteriormen­

te, la potencia del análisis 1 se vio muy

reducida debido a Ja reducción producida

en el número de animales genotipado.

Cuadro 4. P-valor obtenido en las pruebas de hipótesis de efecto del genotipo/haplotipo del PrP

Análisis LCN -CAPV LCN-NA LCR

Genotipo 0,87 0,46 0,22 Haplotipo 0,82 0,35 0,35

n Genotipo 10-4 0,01 10-3

Haplotipo 10-5 O.OS 0,01 IlI Genotipo 0,36 0,72 0,50

Haplotipo 0,60 0,70 0,98

Cuadro 5. Factor de Bayes del modelo nulo frente al modelo incluyendo efecto del genoti po/haploti po

Análisis LCN-CAPV LCN-NA LCR

Il Genotipo Haplotipo

rn Genotipo Haplotipo

En cuanto al análisis n, tampoco resulta completamente satisfacto1io, dado que no contempla Ja existencia de correlación entre las estimas de á para pares de animales como medias hermanas o animales en el mismo grupo de comparación . Para un aná­lisis correcto sería necesario tener en cuen­ta la estructura de varianzas y covarianzas

1011

155 1020

1010

107 101.1 8128 2000 1010 ¡os

107 1021

de a. Sin embargo, sólo se dispuso de la información correspondiente a los términos en la diagonal (la varianza del error de pre­dicción de cada individuo). Por tanto el aná­lisis asume que no hay correlación entre estimas de a para cada individuo, aunque sí una mayor o menor incertidumbre. Como alternativa, BRANDSMA et al. (2004) modeli-

132 Análisis de asociación e111re genotipos de PrP y producción de leche en /a ra za Lcuxa

zaron el efecto poligénico según la matriz de parentesco. Sin embargo dicha matriz ya ha sido utilizada en el cálculo de a pudien­do entenderse que se está considerando dos veces el mismo efecto.

En nuestra opinión el análisis más fiable es el análisis lll, si bien también cuenta con un reducido número de datos, especialmen­te a la hora de estimar los efectos de reba­ño-año.

Es importante señalar que en un primer análisis se encontró indicación de asocia­ción mediante el análi sis l e n el ecotipo de Latxa Cara Rubia. Analizados los datos con más detenimiento, se observó que de entre Jos animales genotipados del grupo de alto valor genético, se encontraban 19 hijas de un macho mejorante. Esto supuso que los alelos de dicho macho se encontraran con mayor frecuencia en la población de alto valor genético. Una vez desca rtados estos datos, la evidencia de asociación desapare­ció. Esto ilustra los problemas a los que se pueden enfrentar los esquemas de selec­ción: Ja existencia de familias de alto valor genético para caracteres productivos con alelos que no sean de interés para la lucha contra el scrapie. Una mala planificación (por ejemplo una utilización exclusiva de machos ARR/ARR) haría que dichas fami­lias fueran descartadas como progenitores de Ja s iguiente generación, originando a corto plazo un fuerte descenso en el progre­so genético.

Teniendo en cuenta la problemática plan­teada, se puede decir que no se encuentra aso­ciación entre el genotipo para PrP y la pro­ducción de leche, aJ igual que en otros traba­jos, tanto para producción de leche (BARJLLET et al., 2002; PARADA et al., 2003) como para producción de carne (RODEN et al., 2001; PROKOPOVA et al., 2002; BRANDSMA el al., 2004).

Conclusión

No se observa una asociación entre las diferentes formas alélicas del gen del PrP y

la producción de leche. Se puede considerar

que, en el funcionamiento del esquema de mejora de la raza Latxa, la selección para el

alelo ARR no afectará por asociación a la

producción de leche. Sin embargo, existen

otro tipo de causas que pueden afectar de forma importante al progreso genético en

leche. Estas causas son principalmente dos.

Por un lado, el escaso número de animales

con los genotipos deseables obligaría a una bajada drás tica en la presión de selección

para leche, s i se tiene como objetivo princi­

pal el aumento rápido de la frecuencia de esos genotipos. Por otro lado , está el hecho

de la existencia de una relación estructural

derivada del propio proceso de selección para leche, que, especialmente en determi­

nados ecotipos, ha sido ejercida sobre un

escaso número de familias produciéndose una relación casual y no causal.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el pro­yecto EET200 l -489l-C03-01 del Ministerio

de Ciencia y Tecnología y la ayuda concedi­da por el fNIA para la contratación de A.

Leg;ma. Agradecemos a Leo Alfonso su

ayuda y comentarios y a Miguel Pérez En­

ciso la ayuda en la programación del método de máxima verosimilitud. Asimismo agrade­

cemos a las asociaciones de criadores de la raza Latxa (ELE, AGORALA, ACOL y

AS LANA) su labor en la recogida de mues­

tras .

A LEGARRA ET AL

Bibliografía

ALFONSO L . 2002. A comparison of different genolyp­

ing designs in population association analyses by

changes in allele frequency. 7ih World Congress on

Genetics Applied to Livestock Production. CD­

ROM Communication Nº 22-3 1.

B ARILLET f., A NDREOllO'ITI 0., PAL.HIERE l., AGUERRE

X., ARR.ANZ J.M ., M I'iER.Y S., SOULAS C., BELLOC,

J.P., BRIOIS M ., fREGL\T G ., TEINTURIER P.,

AMIGUES A STRUC J.M .. BosrnER M . Y. , SCHELCHER

F., 2002. Breeding for scrapie resistance using Prp

genotyping in the french dairy sheep breeds. 7"'

World Congress on Genetics Applied to Livestock

Production. CD-ROM Communication Nº 13-20.

BRANDSMA J.H .. JANSS L L.H .. V1SSCHER, A .H ., 2004.

Association between PrP genotypes and l itters ize

and 135 days weight in Texel sheep. L iv.Prod.Sci.,

85. 59-64.

DiAZ. C., SERRANO M .. TORRES J.M., 200 1. Base

genética de la resistencia-susceptibilidad a las

cncefa lopatías espongi formes transmisibles en las

especies bovina y ovina. !TEA, 97A , 13 1- 144.

133

MISZTAL l.. TSURUTA S .. STRABEL. T., AUVRAY B.,

DRt lóT T., L EE D.H., 2002. BLUPF90 and related

programs (BGF.90). 7'11 World Congress on

Genet ics Applied to Livestock Production. CD­

ROM Communication N º 28-07.

PAR!IDA A .. M ARCUl'LGl'I N., ALFONSO A., ARANA A ..

2003. Análisis de asociación entre el genPrP y Ja producción de leche en un rebaño de ovej as Assaf.

JTEA, Vol. Extra Nº 24. 438-440.

PROKOPOVA L., L EWIS R.M .. ÜTNGWALL W.S., SrMJvl G.,

2002. Scrapie genotype: a correlation wi th lean

growth rate'7 7th World Congress on Genetics

Applied to Livestock Production. CD-ROM

Communicaüon Nº 13-44.

RüDEN J.A., H,\RESIGN W., ANDERSON J.M .L., 200l.

Analysis of PrP genotype in relation to perform­

ance traits in Suffolk sheep. Proc. Brit.Soc.An.Sc.

45 (200 1).

SAS lnst itute !ne .. 1999. SAS [nstitute ]ne., SAS

OnlineDoc®, Version 8. Cary, N orth Carolina.

SoRENSEN D, GtANOLA D .. 2002. Likelihood,

Bayesian. and MCMC methods i n quantitati ve

genetics. Springer-Verlag, New York.